رازفامرنربینتبمیاههکبشردایوپراب...

15
1 تعادلار پویا در شبکه بی بر نرم های مبتن افزارن قاسمپور محس1 ، نی نائید ستاری وحی2 1 - کارشناسی دانشجویحد کرمانمی واه آزاد اسنشگا شبکه،دا ارشد2 - گروهستادیار ار کرمانید باهن شهنشگاهمپیوتر،دا کا چکیده شبکهادی دستگاهز شمار زی اًوتری عمدتا کامپی هایریابله مسیی شبکه ازجم ها ها،هیاب را ها و دیوارهای آتش به همراه پروتکل هه پیاده پیچید هایه در سازی شد آن ها تشکیل شده اند. مدیران شبکه مسئولین ودی قوان پیکربن سیاستای شبکه،ادهی به رخدا جهت پاسخگوی ه برنامه ها وبران میازهای کار نیین همچند، ازاین باشنی در شبکهکرد به چالش عمل و تنظیمو مدیریت ر هایز افزایش داده است شبکه را نیریست که خطاپذی تبدیل شده ا فعلی. ی بر نرم شبکه مبتن افزاری در ص جدیدویکرد ره است که سخت نعت شبک کنترلی مجزاصمیماتل داده را از ترسا افزار ا نموده است. ی بر نرم در شبکه مبتنکه به افزار هوشمندی شب کنترلرهای صورت منطقی در نرم افزاری( بخش کنترلی) و دستگاهمرکز شده است مت به عناصرً شبکه صرفا های موجود درال بسته ارس( بخش داده) ل می تبدی شون د. اری محسوبعمترلر مغز متفکر این مجاکه کن ازآن میا شبکهدد در مقایسه ب گرجود متعادل سنتی و های می مرکزی کننده بارت بزرگی تواند مزی باشد. ار در شبکههای تعادل ب متدی بر نرم های مبتن افزار را می نموده تقسیمان به دو دست تو: تعادل بار پویایستا ور ا تعادل با. در تیستا جریانر ا عادل با میان میزبان هایرسال قبل از ا ها دادهص می ها تخصیل دادهنتقا حین اابند و مسیرها ی ها قابلیستند تغییر ن. در تعادل بار پویا وزن شبکه صورت میستمراس رصد م دهی بر اس پذیرد و لذا به صورت لحظهر می تغیی ای کند. مدیریت جریانیستا درر ا تعادل با هال میود عم محدکی در حجم با ترافی ی کند. در مقابل دستگاهعاتر و اطاس آما بر اس تعادل بار پویای هستند،وز رسان حال برمواره در هه که های شبکت میا مدیری شبکه ر ترافیک کند. تعادل بار بهمی جهت الگوریترسیش به بر در این پژوه صورتا می پوی پردازیم. فه این الگوریت وظی م توزیع جریانکی ترافیعمال بار جهت اکی شبکه ترافی های ر برابر برن می جایگزیرهایر مسی سای وی باشددیژگان كلی وا: شبکهی بر نرم مبتنبی،بخش دادهریار،تعادل بار،مسی افزا،بخش کنترلی ای.

Transcript of رازفامرنربینتبمیاههکبشردایوپراب...

1

افزار‌های‌مبتنی‌بر‌نرم‌بار‌پویا‌در‌شبکه‌تعادل

2وحید ستاری نائینی، 1محسن قاسمپور

ارشد شبکه،دانشگاه آزاد اسالمی واحد کرمان دانشجوی کارشناسی-1

2 کامپیوتر،دانشگاه شهید باهنر کرماناستادیار گروه -

چکیده

ها و راهیاب ها، های شبکه ازجمله مسیریاب های کامپیوتری عمدتاً از شمار زیادی دستگاه شبکه

مدیران .اند شده ها تشکیل آن سازی شده در های پیچیده پیاده همراه پروتکل های آتش به دیواره

ها و برنامه ها جهت پاسخگویی به رخدادهای شبکه، سیاست پیکربندی قوانین وشبکه مسئول

های رو مدیریت و تنظیم عملکرد به چالشی در شبکه باشند، ازاین همچنین نیازهای کاربران می

افزار شبکه مبتنی بر نرم .فعلی تبدیل شده است که خطاپذیری شبکه را نیز افزایش داده است

افزار ارسال داده را از تصمیمات کنترلی مجزا نعت شبکه است که سخترویکرد جدیدی در ص

صورت منطقی در کنترلرهای افزار هوشمندی شبکه به در شبکه مبتنی بر نرم .نموده است

های موجود در شبکه صرفاً به عناصر متمرکز شده است و دستگاه( بخش کنترلی) افزاری نرم

ازآنجاکه کنترلر مغز متفکر این معماری محسوب .دشون تبدیل می( بخش داده)ارسال بسته

تواند مزیت بزرگی کننده بار مرکزی می های سنتی وجود متعادل گردد در مقایسه با شبکه می

: توان به دو دسته تقسیم نمود افزار را می های مبتنی بر نرم متدهای تعادل بار در شبکه .باشد

ها قبل از ارسال های میان میزبان عادل بار ایستا جریاندر ت .تعادل بار ایستا و تعادل بار پویا

در تعادل بار پویا .تغییر نیستند ها قابل یابند و مسیرها حین انتقال داده ها تخصیص می داده

.کند ای تغییر می صورت لحظه پذیرد و لذا به دهی بر اساس رصد مستمر شبکه صورت می وزن

در مقابل . کند ی ترافیکی در حجم باال محدود عمل میها تعادل بار ایستا در مدیریت جریان

های شبکه که همواره در حال بروز رسانی هستند، تعادل بار پویا بر اساس آمار و اطالعات دستگاه

صورت در این پژوهش به بررسی الگوریتمی جهت تعادل بار به .کند ترافیک شبکه را مدیریت می

های ترافیکی شبکه جهت اعمال بار ترافیکی م توزیع جریانوظیفه این الگوریت .پردازیم پویا می

باشد وی سایر مسیرهای جایگزین میبرابر بر ر

.ای،بخش کنترلی افزار،تعادل بار،مسیریابی،بخش داده مبتنی بر نرم شبکه :واژگان كلیدی

2

مقدمه -1

ساختار جدیدی از شبکه را معرفی نموده است که اغلب فعاالن SDNیا 1افزار های مبتنی بر نرم معماری شبکه

از جمله اپراتورهای تلفن همراه،شرکت های تولیدکننده تجهیزات ،ه استدشعاع خود قرار دالا صنعت شبکه را تحت

.2دهندگان خدمات ابری های اینترنت و ارائه دهنده افزاری شبکه،سرویس افزاری و نرم سخت

افزاری میسر سطح پایین توسط یک کنترلر مرکزی نرمها در پیکربندی و مدیریت دستگاه SDNز با استفاده ا

مدیریت هوشمند SDN.پذیرد تر صورت می همچنین به کمک این کنترلر ارتقاء و عیب یابی بسیار ساده.گردیده است

به سرویس SDNتوابع شبکه در سازی از سویی مجازی.آورد پذیر را برای مدیر شبکه به ارمغان می و انعطاف

به و امنیت از جنبه تامین کیفیت دهد تا خدمات متمایزی خصوصاً دهندگان اینترنتی و ابری این امکان را می

این .ای از یکدیگر است در جداسازی بخش های کنترلی و داده SDNاساس کار معماری .مشتریان خود ارائه دهند

(Mendonca et al,2014) .مشاهده کنید توانید می (1)معماری را در شکل

SDNمعماری : (1)شکل

SDN همراه دارد چهار قابلیت ویژه را ب:

1 Software Defined Networks 2 Cloud Service Providers 3 Virtualization 4 Quality Of Service 5 Security

3

گردد که در مقایسه با محسوب می SDNه کلید کنترلر متمرکز منطقی شا: كنترل و هماهنگی متمركز

همچنین کنترل متمرکز توسعه شبکه آسان و بهینه .دهد های توزیع شده سنتی سربار شبکه را کاهش می مکانیزم

رابی یکی از کنترلرها فاده از قابلیت هماهنگی در زمان خبا است.آورد های توزیعی فراهم می تری را نسبت به متد

.های احتمالی جلوگیری نماید وظایف کنترلر اصلی شده تا از وقوع شکستدار ،کنترلر جانشین عهده

ای و توسعه توابع جدید را در هر دو بخش کنترلی و داده سازی قابلیت پیاده با این SDN: ریزی قابلیت برنامه

ینه صورت افزار بصورت به افزار و سخت این قابلیت در هر دو سطح نرم.دهد تر انجام می تر و سریع ساده

پذیردکاهش بصورت خودکار صورت می و SDNهای کاربردی همچنین از آنجا که مدیریت توسط برنامه.پذیرد می

های افزاری سیستم به جای جایگزاری را بهمراه دارد ضمن اینکه با ارتقاء نرم 1(OPEX)های عملیاتی هزینه

یابند و این همان چیزی است که سرویس دهندگان به نیز کاهش می 2(CAPEX)ای های سرمایه افزاری هزینه سخت

.دنبال آن هستند

با .دارند افزاری را از بخش کنترلی مخفی نگه می های سخت های دستگاه پیچیدگی SDNهای الیه: سازی مجازی

گذاری با اشتراک دهد که امکان تقسیم شبکه های مدیریت شده را به چندین شبکه مجازی می SDNسازی، مجازی

.نماید ها اعمال می زیرساخت یکسان نیازهای امنیتی و سیاستهای متفاوتی را بر روی این شبکه

را فراهم امکان طراحی و ساخت ارتباطات بازمتن OpenFlowاز جمله SDNهای باز در استاندارد: از بودنب

های مختلف جهت ارائه دهنده ضمن اینکه استاندارد باز باعث باعث افزایش همکاری میان اپراتورها و سرویس.اند آورده

( 3 1قاسمپور،) .شود های مشترک بهتر می سرویس

منابع را وری مشخص است این معماری سعی دارد تا با مدیریت بهتر بهره SDNهمانطور که از ساختار معماری

.یکی از از مهمترین مسائل پیش روی این معماری مدیریت بار موجود در شبکه است.بهبود ببخشد

تعادل بار -2

های واحد،ها یک شبکه مانند لینک زاءتعادل بار مدلی است ترکیبی جهت توزیع بار میان چندین شبکه و یا اج

در منابع و بیشترین گذردهی یحداکثر وری بهرهبه یل نکاربران جهت و سازی های ذخیره پردازشی دستگاه

ایفا و فراهم اوردن تامین کیفیت جلوگیری از سربارنقش موثری در همچنین تعادل بار .کمترین زمان ممکن

وری تواند نرخ بهره د تعادل بار مینشو در حالیکه چندین منبع جهت یک کار خاص در نظر گرفته می.کند می

.وردآتوازن میان منابع را فراهم حداکثری شبکه و

1 Operational Expenditure 2 Capital Expenditure 3 Openness 4 Open Source 5 Throughput 6 Overload 7 Quality Of Service

4

ی تعادل بار فعلیها یفنّاورمعایب -1-

گردد این فرایند عمدتاً توسط بزرگ محسوب می 1های تجاری های حیاتی شبکه که تعادل بار از نیازمندی در حالی

اکثر این تجهیزات در مسیر . پذیرد قیمت هستند صورت می افزاری و گران کننده که سخت تجهیزات سنتی متعادل

های تعادل بار الگوریتم. کنند ها را بر روی چندین سرور تقسیم می گیرند و درخواست قرار می 2های ورودی درخواست

تواند نقطه شروع کاهش گیرند و همین موضوع می در نظر می های شبکه از یک دروازه درخواست فعلی ورودی

صورت پویا در سطح شبکه به و مراکز داده ها دهنده که ممکن است سرویس ها باشد، درحالی کارایی این الگوریتم

.سازی هستند های بهینه ده از تکنیکبار و استفا های مختلف شبکه نیازمند تعادل جابجا گردند از همین رو قسمت

نسل بعدی کنند لذا های بزرگ تجاری امروزی را تأمین نمی بار فعلی نیازهای شبکه های تعادل واضح است که تکنیک

(Chao HJ. et al,2014) .های بار بایستی خصوصیات زیر را داشته باشند کننده متعادل

.ها ها و مسیریاب عنوان جزئی از اجزاء شبکه مانند راهیاب وجود مکانیزم تعادل بار به -1

(ها بار در آن کارگیری تعادل منظور به به) .های کاربردی ها و برنامه پذیری باال در سطح سرویس انعطاف -2

.در شبکه پویایی به معنی قابلیت تغییر شرایط شبکه در زمان وقوع ازدحام -

.پذیری با تغییرات و ظرفیت شبکه منظور تطبیق پویایی در مدیریت پیکربندی به -

افزار تعادل بار در شبکه مبتنی بر نرم -2-

SDN های مختلف را داشته باشد متمرکز که قابلیت عملکرد میان شبکه کارگیری مدیریت هوشمند و از طریق به

نویسی مشترک میان رابط برنامه OpenFlowو SDNساختارهای . کند ها را به سمت تعادل بار هدایت می انگیزه

بر ها عالوه افزاری بودن این رابط نرم .دهند جای استفاده از معماری یکسان پیشنهاد می های مختلف را به شبکه

صورت متمرکز و مشترک بخش کنترلی این معماری که به. همراه دارد افزایش انعطاف شبکه، کاهش هزینه را به

تر ها و نودهای کم ترافیک های سنگین شبکه بر روی لینک آورد تا ترافیک بخش کند این قابلیت را فراهم می عمل می

et al,2011) (Butnariu D.توزیع شود

افزار تعادل بار ایستا در شبکه مبتنی بر نرمالگوریتم - -

های شده از سرویس آوری در این مدل کنترلر دید مرکزی شبکه را در اختیار دارد و بر اساس آمار و اطالعات جمع

ابتدا شرایط شبکه را در نظر گرفته و سپس Statistics Managerو Topology Managerالیه کاربرد مانند

1 Enterprise Networks

2 Incoming Requests

3 Gateway

4 Service Providers

5 Data Centers

6 Congestion

5

ترین مسیر را انتخاب و اقدام به ارسال بسته از مبدأ به مقصد ها، بهینه بر اساس بار موجود در شبکه و بر روی لینک

.نماید می

به در این الگوریتم قبل از شروع ارسال داده مسیر موردنیاز بر اساس اطالعات موجود محاسبه و در قالب جریان

.گردد های میانی ارسال می ها و راهیاب مسیریاب

محاسبه مسیر بر اساس آوری اطالعات از عناصر شبکه و اگرچه این مدل به دلیل زمان موردنیاز جهت جمع

گیری بر اساس کند اما درمجموع با توجه به اینکه تصمیم عمل می SDNهای غیر آمده کندتر از مدل دست اطالعات به

فلوچارت این الگوریتم را ( )شکل .دهد عملکرد بهتری را ارائه می پذیرد، آمده از شبکه صورت می دست نمای کلی به

.دهد نشان می

محاسبه مسیر

ارسال به راهیاب

پایان

از ها لبهدریافت لیست

Topology Manager

ها از ینکلیافت پهنای باند در

Switch Manager

شروع

دریافت اطالعات نودها از

Statistics Manager

6

افزار فلوچارت الگوریتم تعادل بار ایستا در شبکه مبتنی بر نرم (: )شکل

داده و الگوریتم بکار رفته در این مدل قبل از شروع عملیات ارسال داده تمامی محاسبات موردنیاز خود را انجام

شود و رو یک الگوریتم ایستا محسوب می ازاین .پس از شروع عملیات انتقال نقش خاصی در انجام فرآیند ندارد

Qilin M ).شده تغییر نماید مسیریابی مجدد صورت نخواهد گرفت چنانچه بار شبکه در مسیرهای انتخاب

and Weikang S,2014)

افزار پویا در شبکه مبتنی بر نرمالگوریتم پیشنهادی تعادل بار -4-

با این تفاوت که برخالف الگوریتم ایستا عملکرد این الگوریتم تا حد زیادی مانند الگوریتم تعادل بار ایستا است

ها در ها و تشخیص بار میان آن پس از شروع فرآیند انتقال داده در یک چرخه زمانی همچنان با رصد نودها و لینک

نماید و درنتیجه اقدام به مسیریابی مجدد و انتخاب مسیر جایگزین می نشده در مسیر، بینی ک پیشصورت ایجاد ترافی

.بخشد وری منابع را بهبود می کارایی شبکه و بهره

اما این الگوریتم با کمی .کند جهت مسیریابی استفاده می 1استرا الگوریتم پویا نیز مانند الگوریتم ایستا از دایک

Topology Manager ، Switchهای موجود در کنترلر مانند د اجرا و با استفاده از سرویستغییر در فرآین

Manager وStatistics Manager کند صورت پویا عمل می به.

عهده این ماژول دو وظیفه اصلی را بر .شود سازی می پیاده SDNالگوریتم ارائه شده در قالب ماژول در کنترلر

:دارد

.ها و آمار موجود در عناصر شبکه درگاهرصد -1

.ها بندی و پیکربندی جریان زمان -2

.دهد فلوچارت عملکرد این الگوریتم را نشان می( )شکل

1 Dijkstra

7

فلوچارت الگوریتم تعادل بار پویا (:4)شکل

:پذیرد صورت می ( )وچارت شکل لف صورت ها به روزرسانی یال به

شروع به کار

کنترلر

فراخوانی و اجرای ماژول

یریابیمسآغاز

(ها البروز رسانی ی)

مسیریابی مجدد

SALارسال به

(Service Abstraction Layer)

ارسال به راهیاب

آغاز به کار شمارنده

ها جهت بروزرسانی وزن یال

پایان

8

ها در ابتدای الگوریتم فلوچارت بروز رسانی لبه (:5)شکل

:کند زیر عمل می ( )شکل فلوچارتشمارنده بر اساس

شروع

ها از دریافت لیست لبه

Topology Manager

ها از ینکلیافت پهنای باند در

Switch Manager

هزینه لینک را برابر با یک قرار بده

ین مسیر بر اساس پهنای باند صفر را ایجاد کنتر کوتاه

پایان

9

فلوچارت شمارنده (:6)شکل

بلی

خیر

بلی

خیر

شروع

ها از طریق جستجو در یال

Topology Manager

محاسبه

پهنای باند لینک –نرخ انتقال فعلی

یالبرای هر

پهنای باند لینک

نرخ فعلی انتقال پهنای باند لینک

ها یالبروز رسانی وزن

دریافت نرخ انتقال

و SALاز

Statistics

Manager

ین مسیرتر کوتاهمحاسبه درخت

بازگشت به شمارنده آیاوزن یالی تغییر کرد؟

زمان

افتهی انیپا

است؟

مسیریابی مجدد

پایان

10

توصیف الگوریتم -4-1-

ها می ول کنترل و هدایت جریانژوظیفه این ما.گردد کار کنترلر ماژول تعادل بار فراخوانی می به همزمان با شروع

های موجود توزیع نماید که بار ها و لینک ای میان راهیاب ها را بگونه ول بر اساس تعریف بایستی جریانژاین ما.باشد

.موجود در شبکه در حالت متعادل باقی بماند

ها در واقع بروزرسانی یال.کند این فرآیند را توصیف می ( )فلوچارت شکل .پذیرد ها صورت می نی یالاابتدا بروزرس

ها چنانچه این کار صورت نپذیرد در اجراهای بعدی ماژول وزن یال.را برابر با صفر قرار می دهد( ها لینک)ها هزینه یال

.بطور صحیح محاسبه نخواهد شد

بطور همزمان شمارنده آغاز بکار ، پذیرد ابی بر اساس شرایط موجود صورت میها مسیری پس از بروزرسانی وزن یال

ها می اقدام به محاسبه و بروزرسانی وزن یال(میلی ثانیه 11در این پژوهش )نموده و در یک بازه زمانی مشخص

ل به راهیاب در هر زمان پس از ایجاد درخت مسیریابی مسیرهای مشخص شده بعنوان بهترین مسیر جهت ارسا.نماید

.شوند ارسال می SALها به الیه

عملکرد شمارنده -4-2-

این سرویس .آغاز می گردد Topology Managerها از طریق سرویس با فعال شدن شمارنده جستجو در یال

اطالعات شبکه،نودها و لینکهای موجود را بدست می آورد و به ازای هر Statistics Managerهای بهمراه سرویس

:لینک وزن آن بصورت زیر محاسبه می گردد

پهنای باند لینک

نرخ فعلی انتقال پهنای باند لینک

تری جهت ارسال اطالعات محسوب مسیر مناسببوده و مترهر چه عدد حاصله کوچکتر باشد وزن لینک ک

یابی مجدد صورت گرفته و درخت وزن لینکی تغییر یافته باشد مسیرچنانچه در بعد از پایان زمان شمارنده .گردد می

.ها ارسال می گردد به راهیاب SALو از SALمسیر یابی جدید به

سازی پیاده -4-2-

سپس با ایجاد یک .سازی گردید پیاده OpenDayLightالگوریتم تعادل بار پویا در قالب ماژول در کنترلر

.، تست و ارزیابی شدایجادها در شبکه ارتباط میان نود Mininetساز در شبیه FatTreeتوپولوژی

11

ToRو چهار راهیاب Aggregation ، چهار راهیابCore توپولوژی مذکور از دو راهیاب در سطحتشکیل 1

ها نیز در سه سطح و با های میان راهیاب لینک .دو نود انتهایی متصل است ToRشده است که به هر راهیاب

:اند در نظر گرفته شده زیرخصوصیات

:با مشخصات Aggregateو Coreهای های بین راهیاب لینک

Bandwidth=10Mb,Delay=1ms,Loss=0%,Max Queue Size=1000

:با مشخصات ToRو Aggregateهای های بین راهیاب لینک

Bandwidth=5Mb,Delay=10ms,Loss=0%,Max Queue Size=500

:ها با مشخصات و میزبان ToRهای های بین راهیاب لینک

Bandwidth=1Mb,Delay=15ms,Loss=0%,Max Queue Size=100

.دهد را نشان می OpenDayLightشده در محیط توپولوژی ایجاد( )شکل

ODL-Dlux (Lithium Version)ایجادشده، در محیط FatTreeنمای توپولوژی (:7)شکل

1 Top Of Rack

12

تحلیل الگوریتم -5-

این بهبود کارایی با افزایش .شود رفت در الگوریتم تعادل بار پویا کارایی شبکه بهتر می طور که انتظار می همان

.تر خواهد شد بار ترافیکی شبکه نمایان

مقابل افزایش بار شبکه در دو الگوریتم ایستا و پویا عملکرد بین رفته در های از نسبت بسته( 1)در نمودار

مشهود است متناسب با افزایش بار شبکه ( 2)طور که در نمودار همچنین همان .دهد بهتر الگوریتم پویا رانشان می

لت ایستا یابد که این افزایش زمان در الگوریتم پویا کمتر از حا ها در میزبان مقصد افزایش می زمان دریافت بسته

.باشد می

های ایستا و پویا رفته به ترافیک در الگوریتم های ازدست نسبت بسته مقایسه (:1)نمودار

۰

۱

۲

۳

4

5

6

۷

۰ ۰/5 ۱ ۱/5 ۲ ۲/5 ۳ ۳/5 4 4/5 5

پویا

ایستا

(مگا بایت)ترافیک شبکه

فتهن ر

بی از

ایه ه

ست ب

13

های ایستا و پویا نسبت تأخیر بسته به ترافیک در الگوریتم مقایسه (:2)نمودار

گیری نتیجهبحث و -4

اند که تشکیل شده... ها و راهیاب ها، مسیریاب های سنتی فعلی از تعداد زیادی عناصر فیزیکی شبکه مانند شبکه

.نمایند ازآن هزینه نگهداری نسبتاً زیادی را به مدیران شبکه تحمیل می اندازی و پس نصب و راه هزینه خرید،

ای و عملیاتی ارائه گردیده های سرمایه افزار جهت کاهش هزینه رویکرد جدیدی تحت عنوان شبکه مبتنی بر نرم

ها جداشده و در قالب یک ای آن افزار بخش کنترلی عناصر شبکه از بخش داده معماری شبکه مبتنی بر نرمدر .است

مدیریت ترافیک شبکه و این کنترلر وظیفه مدیریت عناصر شبکه،.گیرد کنترلر مرکزی و هوشمند در شبکه قرار می

.عهده دارد ها را بر شده از سوی کاربران و برنامه های ارائه همچنین درخواست

تواند در توازن افزار سرویس تعادل بار شبکه است که می های مبتنی بر نرم ارائه در شبکه های قابل یکی از سرویس

.وری شبکه را افزایش دهد های موجود در شبکه اعمال شده و درنتیجه بهره بار روی لینک

های سنتی در داشتن نمای کلی شبکه از شبکهافزار نسبت به تعادل بار مزیت تعادل بار در شبکه مبتنی بر نرم

کند بهترین تصمیم را برای نیازهای تواند بر اساس آنچه از شبکه مشاهده می درواقع کنترلر می .باشد سوی کنترلر می

.تواند به دو صورت ایستا و پویا صورت پذیرد افزار تعادل بار می در شبکه مبتنی بر نرم .جاری اتخاذ نماید

های مربوطه شده توسط سرویس آوری شده و اطالعات جمع بار ایستا کنترلر بر اساس درخواست ارائهدر تعادل

ها را پیدا نموده و سپس بهترین مسیر را انتخاب و در قالب همراه مسیرهای موجود میان آن نودهای مبدأ و مقصد به

های ارسالی از سوی کنترلر ها را بر اساس جریان ها نیز پردازش روی بسته راهیاب .کند جریان به راهیاب ها ارسال می

.شود صورت بسته به مقصد هدایت می اعمال کرده و بدین

۰

۱۰۰

۱5۰

۲۰۰

۲5۰

۳۰۰

۰ ۱۰۰ ۲۰۰ ۳۰۰ 4۰۰ 5۰۰ 6۰۰ ۷۰۰ 8۰۰ 9۰۰ ۱۰۰۰

پویا

ایستا

(کیلو بایت)ترافیک شبکه

خیرتا

ه

ستب

(نیه

ثالی

می)

14

تواند عملکرد شبکه را بهبود پذیرد می اگرچه این مدل هدایت بسته که بر اساس دیدگاه کلی از شبکه صورت می

.دهد نکرده و کارایی شبکه را کاهش می های با مقیاس بزرگ و تقاضاهای متنوع بهینه عمل ببخشد اما در شبکه

ها توان مدل پویا را پیشنهاد داد که در آن وضعیت شبکه شامل نودها و لینک در مقابل مدل تعادل بار ایستا می

شده با مسیریابی گردد و در صورت وقوع ترافیک باال در مسیر از قبل تعیین صورت آنی توسط کنترلر رصد می به

.شود مسیر جایگزین از افزایش بار در مسیرهای با ترافیک باال جلوگیری می مجدد و پیدا نمودن

سپس با .سازی گردید پیاده OpenDayLightدر این پژوهش الگوریتم تعادل بار پویا در قالب ماژول در کنترلر

.و ارزیابی شدها در شبکه ایجادشده، تست ارتباط میان نود Mininetساز در شبیه FatTreeایجاد یک توپولوژی

تشکیل شده ToRو چهار راهیاب Aggregation ، چهار راهیابCore توپولوژی مذکور از دو راهیاب در سطح

های میان راهیاب ها نیز در سه سطح و با خصوصیات لینک .دو نود انتهایی متصل است ToRاست که به هر راهیاب

.اند مختلف در نظر گرفته شده

ها و زمان با افزایش ترافیک میان لینک دهد که هم رفتاری و آماری شبکه نشان مینتایج حاصل از تحلیل

کند و بدین ترتیب شبکه و ترین مسیر را جهت انتقال داده انتخاب می ترافیک صورت پویا کم ها کنترلر به راهیاب

.ماند های موجود در آن همواره در حالت متعادل باقی می لینک

بار شبکه داشتن تواند نقش مهمی در متعادل نگه می SDNالگوریتم تعادل بار پویا در محیط دهد نتایج نشان می

اگرچه عناصر شبکه از .باشد صورت پویا می اما آنچه باید به آن اذعان داشت بار ایجادشده در تعادل بار بهداشته باشد،

OpenFlowاین عناصر و کنترلر پروتکل سریع و زبان مشترک میان باشند ها با کنترلر در ارتباط می طریق جریان

های کنترلر همواره حال در تعادل بار پویا برخی سرویس های ردوبدل شده بار چندانی ندارند اما بااین باشد و پیام می

سازی گردد که صورتی پیاده گردد در کارهای آتی الگوریتم به مشغول رصد عناصر شبکه هستند، لذا پیشنهاد می

.ر حاصل از ارتباط میان کنترلر و عناصر شبکه را به حداقل رساندبتوان با

های بزرگ قبول در شبکه رغم کارایی قابل شده در باال علی از سوی دیگر الگوریتم تعادل بار پویا به دالیل اشاره

کنترلر در های سازی بیشتر سرویس حل ممکن هوشمند شاید یک راه .کند ها کندتر عمل می نسبت به سایر الگوریتم

.الیه کاربرد جهت تخمین بهتر ترافیک و درنتیجه کاهش بار حاصل از تعامالت بین کنترلر و عناصر شبکه باشد

لذا های ترافیکی یکسان لحاظ گردیده است همچنین در الگوریتم ارائه شده در این پژوهش اولویت جریان

ها مسیریابی صورت گردد که بر اساس اولویت جریان ای اصالح گردد در کارهای آتی الگوریتم بگونه پیشنهاد می

.پذیرد

راجعم

15

های چهارمین کنفرانس علمی کاربردی فناوری افزار، های سیار مبتنی بر نرم شبکه ، 3 1اسفند ،قاسمپور،محسن

.آموزش علمی کاربردی کارخانجات مخابراتی ایران مرکز مخابراتی و ارتباطی، شیراز

Mendonca M. Nunes B. Obraczka K. Xuan-Nam N. (2014) . A survey of software-defined networking

: past , present and future of programmable networks. Communications Surveys & Tutorials ,

IEEE ,Volume 16 , Issue 3 , Pages 1617 – 1634.

Chao HJ. Luo M. Xi K and Zhang J. (2014) . Load balancing for multiple traffic matrices using SDN

hybrid routing. 15th International Conference on High Performance Switching and Routing

(HPSR), IEEE, Pages 44 – 49.

Butnariu D. Rexford J and Wang R. (2011) . Openflow-based server load balancing gone wild. Hot-

ICE'11 Proceedings of the 11th USENIX Conference on Hot Topics in Management of Internet,

Cloud and Enterprise Networks and Services, Pages 12-12.

Qilin M and Weikang S. (2014) . A load balancing method based on SDN. Measuring Technology and

Mechatronics Automation (ICMTMA), Seventh International Conference , IEEE, Pages 18 – 21.